发动机的换气过程谐振进气与可变进气管PPT学习教案

1、会计学1发动机的换气过程谐振进气与可变进气发动机的换气过程谐振进气与可变进气管管 2 2、研究内燃机进排气管内动力效应的目的、研究内燃机进排气管内动力效应的目的 主要是利用进排气管主要是利用进排气管内动力现象来内动力现象来改善内燃机的换气过程，提高内燃机气缸的充气效率c，从而提高内燃机的动力性能。第1页/共25页 由于小扰动所引起的气体质点本身的移动速由于小扰动所引起的气体质点本身的移动速度叫度叫伴随速度伴随速度。不论不论 是压缩波还是膨胀波，紧是压缩波还是膨胀波，紧跟气波之后必有伴随而产生的气流速度，即伴随速跟气波之后必有伴随而产生的气流速度，即伴随速度，这是气波的重要特性之一。对于度，这是

2、气波的重要特性之一。对于压缩波压缩波(正压正压力波）力波） ，伴随速度与气波传播的方向相同，伴随速度与气波传播的方向相同，因此，因此压缩波通过后使该处的气体密度压缩波通过后使该处的气体密度增加增加；对于对于膨胀波膨胀波（负压力波）（负压力波） ，其伴随速度，其伴随速度方向与气波传播方向相反方向与气波传播方向相反，故膨胀波过后使故膨胀波过后使该处的气体密度降低该处的气体密度降低。伴随速度与气体密度变化伴随速度与气体密度变化第2页/共25页3、压力波是如何反射和相交的？ 气波沿管道中传播到达气波沿管道中传播到达边界时，在边界时，在边界处发生波边界处发生波的反射的反射，随后反射波又会随后反射波又会同

3、入射波相交同入射波相交，这就是波，这就是波的的反射和相交反射和相交过程。过程。 a/a/反射和相交反射和相交第3页/共25页b/b/边界与反射性质边界与反射性质 如果把进气管看成一端封闭，另如果把进气管看成一端封闭，另一端开放的管子，一端开放的管子，封闭端或开口端封闭端或开口端就是边界就是边界。气波在封闭端的反射性气波在封闭端的反射性质，可由封闭端气流速度恒等于零质，可由封闭端气流速度恒等于零的边界条件确定。在开口端的反射的边界条件确定。在开口端的反射性质，可由开口端保持恒定压力的性质，可由开口端保持恒定压力的边界确定。边界确定。第4页/共25页 在封闭端驻波只有压力波动，空气质点在封闭端驻波

4、只有压力波动，空气质点不动，不动，反射波与入射波有相同的性质，波幅反射波与入射波有相同的性质，波幅大小相等，传播方向相反，称为大小相等，传播方向相反，称为正反射正反射。在开口端，驻波的性质恰好相反，只在开口端，驻波的性质恰好相反，只有沿管子轴线方向的空气质点有速度波有沿管子轴线方向的空气质点有速度波动，反射波的性质与入射波相反，波幅动，反射波的性质与入射波相反，波幅大小相等方向相反，则称为大小相等方向相反，则称为负反射负反射。c/c/正反射与负反射正反射与负反射第5页/共25页 在封闭端，如入射波为压缩波在封闭端，如入射波为压缩波，因压缩波后必伴随有入射波方向，因压缩波后必伴随有入射波方向的空

5、气气流速度，而到达边界（封的空气气流速度，而到达边界（封闭端）后应闭端）后应满足使气流速度为零的满足使气流速度为零的边界条件边界条件，故，故反射波也必须为强度反射波也必须为强度相等的压缩波相等的压缩波，才能使气体质点同，才能使气体质点同时获得在反射方向的加速运动，时获得在反射方向的加速运动，从从而相互抵消以满足边界上而相互抵消以满足边界上质点速质点速度为零的条件度为零的条件。第6页/共25页4、如何利用压力波？ 如果压力波与进气门开闭配合好，使如果压力波与进气门开闭配合好，使反向反向的压力波集中到要打开的进气门旁，在的压力波集中到要打开的进气门旁，在进气门打开时就会形成增压进气的效果进气门打开

6、时就会形成增压进气的效果。进气管内气体波动的固有频率与进气管的长度。进气管内气体波动的固有频率与进气管的长度有密切关系，一般进气管长度长时，压力波波长有密切关系，一般进气管长度长时，压力波波长大，可使发动机中低速区功率增大，进气管短时大，可使发动机中低速区功率增大，进气管短时压力波波长短，可使发动机高速区功率大。压力波波长短，可使发动机高速区功率大。 虽然进气管加长进气阻力增大，充量系虽然进气管加长进气阻力增大，充量系数会下降，但实际情况则相反，在不同管长数会下降，但实际情况则相反，在不同管长所特有的转速下，充其量显著增加。所特有的转速下，充其量显著增加。第7页/共25页波动效应波动效应 阶段

7、：进气门闭阶段：进气门闭 下一循环进气门开下一循环进气门开 气门关闭气门关闭 压缩波压缩波 膨胀波膨胀波 膨胀波膨胀波（进气门开）进气门开） 压力波动是周期性的。压力波动是周期性的。 开口开口端端闭口端闭口端 闭口端闭口端 ： 反射波与入射波性质相同反射波与入射波性质相同 开口端开口端 ： 反射波与入射波性质相反反射波与入射波性质相反 气流惯性气流惯性 首先了解波的反射现象首先了解波的反射现象 压缩波压缩波 第8页/共25页tt1tt1tt1第9页/共25页本次循环波动效应本次循环波动效应 inertia effect 波动衰减波动衰减 新脉冲新脉冲 前面循环波动效应前面循环波动效应 puls

8、ation effect 新合成波新合成波 合成波合成波 反反射射波波同同入入射射波波相相交交后后的的合合成成波波即惯性增压即惯性增压即脉冲波动效应即脉冲波动效应 本次进气过程产生的正压力波，在返回时对充气过程直接产生的影响称为惯性效应。本次进气过程产生的正压力波，在返回时对充气过程直接产生的影响称为惯性效应。管内残余压力波对下一循环的进气过程产生的影响称为惯性波动效应管内残余压力波对下一循环的进气过程产生的影响称为惯性波动效应。第10页/共25页 1/s 波动效应 阶段：进气门闭阶段：进气门闭 下一循环进气门开下一循环进气门开 压缩波压缩波 膨胀波膨胀波 膨胀波膨胀波 压缩波压缩波 （进气门

9、开）（进气门开） 压力波动是周期性的。压力波动是周期性的。 求压力波动的固有频率求压力波动的固有频率f0：开口端闭口端 LLLL设管长为设管长为L，则一个循环（压缩波）声波传播的距，则一个循环（压缩波）声波传播的距离为离为4L，设管内声速为，设管内声速为（m/s），每（周期）循），每（周期）循环所用时间环所用时间?4L/ （s）压力波动的固有频率f0=? / 4L第11页/共25页 当q = 1，2，3 时，进气门开，则pa 时，进气门开，则pa 转速为n的发动机吸气频率fn：fnfnf0对于惯性增压，要达到共振，即对于惯性增压，要达到共振，即f0fn, f0=/ 4L即即nL第12页/共25

10、页 时，进气门开，则pa 试验表明当q = 1，2，3 时，进气门开，则pa 第13页/共25页 结结 论论1 1 、惯性惯性效应效应 （本循环），振幅大，衰减小。（本循环），振幅大，衰减小。 波动效应波动效应 （两循环），振幅小，衰减大。（两循环），振幅小，衰减大。2 2、 高速发动机，进气管短；低速发动机，进高速发动机，进气管短；低速发动机，进气气管长管长。3 3 、进气管、进气管直径直径 流动阻力流动阻力 压力波强度压力波强度 进气管直径进气管直径 压力波振幅压力波振幅 压力波强度压力波强度 4 4 、多、多缸机上，进气管应分支，且等长。缸机上，进气管应分支，且等长。5 5 、避免管道急转弯、避免管道急转弯，则压力波振幅不会衰减太，则压力波振幅不会衰减太大。大。第14页/共25页实例分析：波动效应的应用实例分析：波动效应的应用第15页/共25页第16页/共25页 可随负载变可随负载变化调节进气化调节进气路程长短